Biologia dello Sviluppo

Corso Integrato di Anatomia Comparata e
Biologia dello Sviluppo (12 CFU)
Modulo di
BIOLOGIA DELLO SVILUPPO
6 CFU
Prof. Sandra Moreno
[email protected]
Info generali
Lezioni, esercitazioni, esami
• Durata prevista del corso:
05.10.15 – metà gennaio 2017
• Lezioni:
• Mercoledì ore 16-18
• Venerdì, ore 14-16
• Esercitazioni:
N.B. dal 11 al 21
novembre non ci sarà
lezione!
• A partire da Novembre
• 4 esercitazioni al microscopio di 2h ciascuna
(1 alla settimana, turni da definire)
• Esonero scritto:
Seconda metà di gennaio
• Esami orali:
Appelli da definire
Info generali
ricevimento studenti
• Orario di ricevimento durante lo svolgimento
del corso:
– Al termine della lezione, in aula
– Altri giorni e orari, su appuntamento
• Orario di ricevimento dopo lo svolgimento del
corso:
– Lunedì ore 10-12, Lab. 3.7
– Mercoledì ore 10-12, Lab. 3.7
– Altri giorni e orari, su appuntamento
Info generali
propedeuticità formali e culturali
• Citologia ed Istologia
• Nozioni di base di fisica, chimica,
geometria …
Obiettivi generali del corso
• Comprendere come si sviluppa un organismo
pluricellulare, dal concepimento alla nascita,
al suo sviluppo post-natale
• Acquisire le basi per la comprensione dei
meccanismi molecolari che regolano il
differenziamento e la morfogenesi
• Riconoscere in preparati microscopici i
diversi stadi embriologici di alcuni
invertebrati e vertebrati
Stadi dello sviluppo
Info generali
modalità di svolgimento dell’esame
• Esame orale
• Esonero scritto alla fine del corso:
• In caso di successo (esito > 18/30), l’esame viene
verbalizzato dopo il superamento dell’esame di
Anatomia Comparata.
• In caso di insuccesso (esito <18/30), l’esame
orale potrà essere sostenuto in qualsiasi appello.
N.B. La prova scritta ha anche un significato di verifica,
poiché, indipendentemente dal risultato, i compiti
corretti saranno a disposizione per eventuali chiarimenti
In cosa consisterà l’esonero?
• L’esonero consterà di tre quesiti:
– Una domanda “aperta” alla quale rispondere in maniera
esauriente, avvalendosi eventualmente di schemi o disegni
– Una serie di tre parole chiave, da utilizzare per comporre
un testo focalizzato sull’argomento cui le parole si
riferiscono
– Un’immagine da commentare, spiegando a cosa si riferisce
e indicando con frecce e richiami le strutture illustrate.
• Il tempo a disposizione sarà di 1h.
Embriologia o
Biologia dello Sviluppo???
• L’embriologia classica descrive la
serie di eventi che definiscono lo
sviluppo embrionale (approccio
anatomico e istologico)
• L’embriologia sperimentale si
focalizza sullo studio degli
effetti prodotti da manipolazioni
sull’embrione (approccio
anatomico, microscopico e
fisiologico)
• La biologia dello sviluppo si
interessa dell’intero processo
ontogenetico degli organismi
(approccio molecolare, cellulare,
anatomico, fisiologico etc.)
Embriologia descrittiva
(approccio anatomico/istologico)
Genetica
Biologia molecolare
Ecologia
Fisiologia
Biochimica
Medicina
Biologia dello Sviluppo
(sviluppo pre- e post-natale,
invecchiamento e patologie età-correlate)
Programma del corso
• Da una singola cellula a un organismo
pluricellulare. Modelli di studio.
• Spermatogenesi e oogenesi nei vertebrati.
Struttura dello spermatozoo e dell’uovo maturo.
• Fecondazione interna ed esterna. Riconoscimento
a distanza e per contatto.
• Generalità sullo sviluppo animale: segmentazione,
gastrulazione, organogenesi. I tre foglietti
embrionali. Protostomi e deuterostomi.
• Prime fasi di sviluppo di alcuni invertebrati:
nematodi, insetti, echinodermi.
• Sviluppo di cordati: tunicati, cefalocordati, anfibi,
pesci, uccelli, mammiferi.
Programma del corso
• Gli annessi embrionali: amnios, corion, allantoide e
sacco del tuorlo. La placenta.
• Differenziamento e morfogenesi
• Cenni di organogenesi: l’ectoderma e il destino
delle sue varie porzioni; il mesoderma e il destino
delle regioni in cui è suddiviso; l’endoderma e gli
organi da esso derivati.
• Biologia dello sviluppo dei vegetali: principali fasi
ontogenetiche e rigenerazione di parti perdute.
• Differenziamento e morfogenesi. La pluripotenza
delle cellule staminali embrionali e la potenzialità
delle cellule staminali dell’adulto. La clonazione.
Libri di testo consigliati
•
•
•
•
•
Gilbert: “Biologia dello Sviluppo”, Zanichelli, IV Edizione
Andreuccetti et al.:“Biologia dello Sviluppo”, McGraw-Hill
Giudice et al.: “Biologia dello Sviluppo”, Edises
Le Moigne, Foucrier: “Biologia dello Sviluppo”, Edises
Franquinet, Foucrier: “Atlante di Embriologia Descrittiva”,
Edises
Siti utili:
• http://www.sdbonline.org
• http://8e.devbio.com/index.php
• http://www.bu.edu/histology/m/index.htm
EMBRIOLOGIA
lo studio dell’embrione
Embrione: organismo che si sviluppa, a partire
dalla fecondazione fino alla nascita
UOVO FECONDATO
ESSERE
PLURICELLULARE
CENNI STORICI
l’approccio anatomico: i primordi
• Aristotele (IV sec. a.C.): le
prime osservazioni sul pollo
• William Harvey (XVII sec.):
“ex ovo omnia”
• Antoni van Leeuwenhoek
(XVII sec.): gli spermatozoi
al microscopio
Epigenesi o preformismo?
• I sostenitori dell’epigenesi
ritenevano che la formazione
degli organi avvenisse de novo
• Spermisti e ovisti sostenevano
che all’interno dei gameti fosse
preformato un “homunculus”
CENNI STORICI
l’approccio evoluzionistico
Charles Darwin:
“ON THE ORIGIN OF SPECIES”
(1859)
“…Community of embryonic
structure reveals community
of descent.”
“Embryology rises greatly in interest, when we look
at the embryo as a picture, more or less obscured,
of the progenitor, either in its class or larval state,
of all the members of the same great class.”
CENNI STORICI
l’approccio embriologico-comparato
Karl Ernst von Baer (1792-1876)
Embrioni di vertebrati
Ontogenesi e Filogenesi
LEGGI DI VON BAER
• Nell’embrione le caratteristiche generali
compaiono più precocemente di quelle
specifiche.
• I caratteri meno generali si sviluppano da quelli
più generali.
• L’embrione di una specie più evoluta assomiglia
all’embrione di specie meno evolute, piuttosto
che all’adulto.
Ernst Haeckel
(1834-1919)
“L’ONTOGENESI
RICAPITOLA LA
FILOGENESI”
Ontogenesi: sviluppo dell’organismo
Filogenesi: storia evolutiva della specie
• Lo sviluppo è un processo tendenzialmente
conservativo e le variazioni si risolvono spesso
in un fallimento.
• L’ontogenesi ripercorre tappe dello sviluppo di
forme ancestrali, per cui compaiono abbozzi di
strutture che non raggiungono la maturità.
CENNI STORICI
l’approccio embriologico-comparato
• Pander (1820): Pattern di sviluppo comune a tutti i Vertebrati che
prevede la formazione di tre strati o foglietti :
– Ectoderma (epidermide, tessuto nervoso)
– Mesoderma (tessuti connettivi, tessuto muscolare, sistema urogenitale)
– Endoderma (intestino e ghiandole connesse, sistema respiratorio)
• Gli organi hanno derivazione costante
HOMOLOGY
“The same organ in
all its varieties of
form”
vs.
ANALOGY
“Forms similar due
to same function”
Sir Richard Owen
CENNI STORICI
l’approccio sperimentale
EMBRIOLOGIA SPERIMENTALE (primi ‘900)
• Driesch (sviluppo regolativo)
• Wilson (informazione materna)
• Morgan (teoria del gene)
• Spemann e Mangold (organizzatore)
CENNI STORICI
l’approccio molecolare
EMBRIOLOGIA MOLECOLARE (1980-oggi)
• Brenner (Caenorhabditis elegans)
• Lewis, Wieschhaus, Nusslein-Volhard
(geni dello sviluppo in Drosophila)
• Levi-Montalcini (neurotrofine)
• Le Douarin (chimere, creste neurali)
• Boncinelli (geni omeotici nei Vertebrati)
Organismi modello
• Scelta di organismi adatti (motivazioni teorico-pratiche)
• Analisi dettagliata dei meccanismi molecolari di un
processo di sviluppo
• Integrazione delle informazioni derivanti da più modelli
(in vivo e in vitro)
• Formulazione di schemi generali di sviluppo
Facciamo qualche esempio…
• Drosophila
melanogaster 
cascata genica di
sviluppo dell’asse
AP  sviluppo del
cervello dei
mammiferi
• C. elegans 
apoptosi  sviluppo
dell’arto, del
sistema nervoso,
del sistema
immunitario dei
mammiferi
Organismi modello
Organismi modello
Organismi modello